Vysokohodnotný beton 1 JOSEF FLÁDR KANCELÁŘ: B788 KONZULTACE: PONDĚLÍ 10:00 AŽ 11:00

Transkript

1 Vysokohodnotný beton 1 JOSEF FLÁDR KANCELÁŘ: B788 KONZULTACE: PONDĚLÍ 10:00 AŽ 11:00

2 Organizace předmětu Odborné přednášky 4 cvičení v laboratoři Podmínky získání zápočtu Účast na přednáškách a laboratorních cvičení Odevzdání laboratorních protokolů Zápočtový test s 50% úspěšností Přednášky: C219 Cvičení: D019

3 Realizované konstrukce z UHPC Ing. Iva Broukalová Složení receptury UHPC (kamenivo, cement, voda) Složení receptury UHPC (přísady, příměsi Laboratoř výroba zkušebních těles UHCP + FC 30/37 a C 30/37 (3 krychle, 1 trámec, konzistence) Laboratoř protokol (čára zrnitosti kameniva pro UHPC a C30/37, objemová hmotnost cement, plastifikátoru, kameniva) Návrh receptury UHPC a zkoušení čerstvého betonu Destruktivní a nedestruktivní zkoušení ztvrdlého betonu Odpadá Protokol Protokol Drátkobeton obecné vlastnosti, přínosy doc. Ing. Jan Vodička, CSc Laboratoř nedestruktivní zkoušení ztvrdlého betonu Protokol Laboratoř destruktivní zkoušení ztvrdlého betonu Protokol Využití betonu ve vojenském prostředí maj. Jiří Štoller Test

4 Dotazy?

5 Technologie betonu Co to je beton? Umělý slepenec kameniva jako plniva a cementu jako pojiva + další přidané látky. Čím se technologie betonu zabývá? Technologie betonu zajišťuje návrh složení betonu, vlastní výrobu betonu, zhotovený daného výrobku a jeho ošetřování během zrání betonu.

6 Technologie betonu Co to je betonová směs? Soubor složek betonu, které nejsou zcela zhomogenizovány. Co to je čerstvý beton? Soubor složek betonu, které jsou zcela zhomogenizovány, ale stále je schopen být ukládán a hutněn předepsaným způsobem.

7 Technologie betonu Co to je ztvrdlý beton? Beton, který je v pevném stavu a má již určitou pevnost. Co to je technologický postup výroby betonu? Postup pro dávkování složek betonu a způsob jejich homogenizace vedoucí ke zhotovení čerstvého betonu.

8 Technologie betonu Co to receptura betonu? Specifikace jednotlivých složek betonu a jejich poměrového zastoupení.

9 Technologie betonu Základní složky betonu Kamenivo Cement Voda Přísady a příměsi Drátky

10 Technologie betonu Co to je vysokohodnotný beton? Beton s některou nebo některými vylepšenými vlastnostmi oproti běžnému betonu Vylepšenou vlastností může být Pevnost Trvanlivost Zpracovatelnost Kvalita povrchu atd.

11 Technologie betonu HSC High Strength Concrete Tlaková pevnost < 150 MPa UHSC Ultra High Strength Concrete Tlaková pevnost > 150 MPa HPC High Performance Concrete UHPC Ultra High Performance Concrete RPC Reactive Powder Concrete

12 Kamenivo Kamenivo je zrnitý materiál, většinou přírodního původu, které je obvykle chemicky neaktivní. Tvoří 2/3 objemu betonu. Zlepšuje objemovou stabilitu a trvanlivost. Ovlivňuje objemovou hmotnost, modul pružnosti, tlakovou pevnost.

13 Kamenivo petrologie Hornina Pevnost v tlaku [MPa] Modul pružnosti [GPa] žula, syenit diorit, gabro křemenný porfyr, andezit čedič, melafyr diabas křemenec, droba křemenný pískovec vápenec dolomit rula amfibolit

14 Kamenivo petrologie Čedič Žula Droba

15 Kamenivo granulometrie 0/4 4/8 8/16

16 Kamenivo granulometrie

17 Kamenivo granulometrie Kamenivo Celkové propady [%] Ideální krivka zrnitosti 0,063 0,125 0,25 0, Velikost ok normové sady sít [mm] Füller Bolomey

18 Kamenivo granulometrie Kamenivo Celkové propady [%] Granulometrie kameniva Soutěsky Velikost ok síta [mm] 0/4 4/8 8/16

19 Kamenivo granulometrie Kamenivo Celkové propady [%] Návrh ideální granulometrie kameniva Soutěsky Velikost ok síta [mm] směs Bolomey

20 Kamenivo granulometrie Max. zrno kameniva Dávka vody [kg/m 3 ] S1 S2 S3 S4 S

21 Kamenivo další vlastnosti Tvarový index Podíl jemných částí Nasákavost Odolnost proti mrazu Množství volného SiO 2 alkalicko křemičitá reakce

22 Kamenivo do UHPC Jemné kamenivo (písek) + hrubé kamenivo (drť) Minimální podíl jemných částí <0,25mm Kamenivo Tvarový index Zdravotně nezávadné Optimalizovaná zrnitost tuhá S1 plastická S2, S3 tekutá S4, S5 těžené drcené

23 Kamenivo do UHPC

24 Kamenivo do UHPC

25 Cement Anorganické, hydraulické pojivo. Hlavní složky: Přírodní vápenec, vápenné slínky, hlinité břidlice Přídavné složky Struska, vápenec, popílek

26 Výroba cementu

27 Cement základní vlastnosti Počátek tuhnutí (4 až 8 hodin) Počátek tvrdnutí (1 den až.) Velikost objemových změn (+1 až 0,5 mm/m ) Vaznost podle použité třídy Jemnost mletí (300 m 2 /kg) Sypná hmotnost (3050 až 3150 kg/m 3 )

28 Cement základní druhy I. Portlandský cement II. Portlandský cement směsný III. Vysokopecní cement IV. Pucolánový cement V. Směsný cement

29 Cement pro UHPC Ekonomické je použití pouze běžně vyráběných cementů Využití cementů řady CEM I, výjimečně CEM II Není důležitá pevnostní třída, ale kvalita lomu (vápenec a jíly) Dávkování běžný beton kg HPC (900)kg

30 Cement vaznost

31 Cement vaznost Vlastnost CEM I 42,5 R Radotín CEM I 42,5 R Mokrá CEM I 52,5 R Mokrá MgO [%] 2 1,4 1,4 C 3 S [%] C 2 S [%] C 3 A [%] C 4 AF [%]

32 Cement vaznost

33 Cement vaznost I. Smíchání s vodou počátek hydratace (0 15 minut) II. Indukční perioda (15 minut 4 hodiny) III. Zrychlení hydratace a počátek tuhnutí (4 8 hodin) IV. Zpomalení hydratace (8 24 hodin) V. Doba zrání (1 28 dní, i déle)

34 Voda a vodní součinitel Odstartovává hydrataci Zlepšuje zpracovatelnost snižuje tření na povrchu jednotlivých zrn Ovlivňuje výslednou pevnost ovlivňuje pórovitost cementové pasty Ovlivňuje smršťování Ovlivňuje trvanlivost

35 Voda a vodní součinitel Nejčastěji se používá voda pitná Vodní součinitel 0,2 až 0,25 w v c hmotnost vody hmotnost cementu

36 Vysokohodnotný beton HPC

37 Děkuji Vám za pozornost

38 Přísady Dávkování do 5% k dávce cementu Vždy závislé na druhu cementu C3A, jemnost mletí, přítomnost strusky Chemické působení nebo ovlivňují kontakt s vodou (hydrofobní nebo hydrofilní)

39 Přísady Plastifikační Superplastifikační (ztekucující) Provzdušňovací Zpomalovače tuhnutí Urychlovače tuhnutí Stabilizační A další

40 Přísady Plastifikační Snížení vodního součinitele 0,3 < w/c < 0,4 Zlepšení tlakové pevnosti (110%), trvanlivosti Jednodušší hutnění Cenově přijatelné Téměř vždy využívané

41 Přísady Plastifikační Lignosulfát Chemické zpracování dřeva Snížení záměsové vody jen o 5% Obsahují sacharidy omezené dávkování Při spojení s popílkem vzniká velké množství ettringitu Dnes se nepoužívají

42 Přísady Plastifikační Naftalensulfáty Zpomalení hydratace C 3 A Umožňují použití vodního součinitele s hodnotou 0,3 Rychlá ztráta zpracovatelnosti (60 min o polovinu) Zvyšují míru hydratace cementu Použití i ve velkých dávkách (1% z cementu)

43 Přísady Plastifikační Melaminsulfáty Stejné vlastnosti jako naftalensulfáty Neoddalují počátek hydratace

44 Přísady Superplastifikační Polykarboxyláty Nejvyšší efektivnost w/c kolem 0,25 Využití pro UHPC a SCC Stejná zpracovatelnost 45 až 90 minut

45 Přísady Superplastifikační

46 Přísady Zpomalovače tuhnutí Oddálení hydratace letní období nebo snížení špiček vývinu hydratačního tepla Působí na C 3 A karboxylátová kyselina Dávka 0,3 až 8% hm. cementu)

47 Přísady Urychlovače tuhnutí Zkracují přechod čerstvého betonu do plastické fáze a následně do tuhého stavu. Alkalické urychlovače Nízké dávkování 0,5% hm. Cementu Výroba prefabrikátů, stříkané betony, protizmrazovací opatření

48 Přísady Stabilizační Redukce odmíšení vody v suspenzi, které nastává sedimentací tuhých částic. Čím větší je měrný povrch pevných částic, tím méně volné vody v suspenzi je. Latentně hydraulické příměsi (popílek) Anoraganické přísady, které váží volnou vodu chemicky a fyzikálně (polymery, polysacharidy).

49 Příměsi Dávkování okolo 20% k dávce cementu Zlepšení nějaké vlastnosti betonu Výrazně levnější než přísady Latentně hydraulické nebo inertní

50 Příměsi Mikrosilika Popílek Vysokopecní granulovaná struska Metakaolin A další

51 Příměsi mikrosilika (křemičitý úlet) SiO 2 Stabilní složení Redukce hydratačního tepla Vyplňuje mezery mezi zrny cementu Zvyšuje hutnost Zlepšuje zpracovatelnost Prevence proti krvácení betonu Jemnost mletí m 2 /kg (cement m 2 /kg)

52 Příměsi mikrosilika Vstupuje do hydratace cementu (latentně hydraulická přísada) SiO 2 + Ca(OH) 2 + H 2 O CSH Zvětšuje spotřebu vody Dávkování: max. 10% hmotnosti cementu

53 Příměsi popílek Složení podle druhu paliva Nemusí vstupovat do chemizmu hydratace Může obsahovat hodně síry => síranová koroze => ettringit Významná redukce vývoje hydratačního tepla Napomáhá při alkalicko křemičité reakci Dávkování: max. 30% hmotnosti cementu Jemnost m 2 /kg

54 Příměsi popílek Hutnost Odolnost proti krvácení Zlepšuje povrch =>pohledový beton Zlepšení zpracovatelnosti

55 Příměsi vysokopecní struska Vstupuje do hydratace cementu => pevnost SiO 2, Al 2 O 3, CaO, Fe 2 O 3, MgO, S Stabilní složení (kontrolováno) Pomalejší hydratace => snížení počátečních pevností, ale také hydratačního tepla Dávkování: max. 30% hmotnosti cementu Jemnost m 2 /kg

56 Příměsi metakaolin Není odpadní produkt, ale cílový výrobek SiO 2, Al 2 O 3 Nejúčinnější lat. Hydraulická přísada =>pevnost Rychlý nárůst modulu pružnosti Pozitivní vliv na smršťování Hutnost Dávkování: 10% z cementu

57 Příměsi inertní Složí jako mikrofiller Optimalizují křivku zrnitosti Mohou urychlovat nárůst pevnosti Mikromletý vápenec Křemenná moučka Čedičový prach

58 Drátky Různé pevnosti drátků 400 až 2800 MPa Dávkování kg/m 3 Výhody Zvýšení tahové pevnosti na 15 MPa Omezení smršťování Zvětšení duktility (houževnatost) Omezení trhlin

59 Drátky Síla [kn] Diagram Síla / Průhyb 46, , , , Průhyb [mm] NC SFRC UHPC

60 Drátky 100 g PINp 10 C 70/85 tl.150 mm FC 80/95 tl.150 mm HPC 120/130 tl.50 mm

61 Děkuji Vám za pozornost